王明+解文濤+張蕾+高楊

摘 ?要： 針對(duì)機(jī)載綜合處理系統(tǒng)，對(duì)需求工程中的需求開發(fā)和需求管理兩個(gè)方面的內(nèi)容、特點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行了闡述，提出了開展此類復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)的需求工程工作要點(diǎn)，并結(jié)合機(jī)載綜合處理系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)提出了需求開發(fā)和需求管理的研究方向。

關(guān)鍵字： 機(jī)載處理系統(tǒng); 需求工程; 需求獲取; 嵌入式系統(tǒng)

中圖分類號(hào)： TN911?34 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)： 1004?373X（2014）24?0065?03

Study and exploration of requirement engineering method of airborne integrated processing system

WANG Ming， XIE Wen-tao， ZHANG Lei， GAO Yang，

（Aeronautical Computing Technique Research Institute， Xian 710068， China）

Abstract： Focusing on airborne processing system， the contents， characteristics and difficulties of requirement development and management in requirement engineering are illustrated in this paper. The key points in requirement engineering of complicated airborne embedded systems are pointed out. The research directions of requirement development and ?management are proposed in combination with the application characteristics of the airborne comprehensive processing system.

Keywords： airborne processing system; requirement engineering; requirement acquirement; embedded system

0 ?引 ?言

機(jī)載綜合處理系統(tǒng)作為載機(jī)平臺(tái)中最重要的核心系統(tǒng)之一，為載機(jī)提供一套系統(tǒng)的綜合處理與公共計(jì)算資源;包括處理、存儲(chǔ)、控制、接口管理、信息交換等功能。對(duì)于機(jī)載綜合處理系統(tǒng)這種愈來(lái)愈復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)的研制，就必須重點(diǎn)把握需求，從需求獲取、需求采集、需求管理、需求前期的建模分析和后期基于需求的驗(yàn)證等全生命周期各個(gè)需求相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行管控，必須針對(duì)此類產(chǎn)品建立一套完整的理論和方法，以及完整的體系化的工具鏈。本文研究了復(fù)雜機(jī)載綜合處理系統(tǒng)的需求工程的理論、思路和方法。

1 ?機(jī)載綜合處理系統(tǒng)需求工程

機(jī)載綜合處理系統(tǒng)需求工程是系統(tǒng)生命周期的第一階段，需求工程通俗講是指該系統(tǒng)應(yīng)該做什么，而不是該怎么做。機(jī)載綜合處理系統(tǒng)需求獲取需要三個(gè)不同相關(guān)方的協(xié)作：開發(fā)者（研制單位），客戶（主機(jī)單位），用戶（設(shè)備使用者）。規(guī)范詳盡的產(chǎn)品需求來(lái)自早期非正式的粗略的概念和想法，不斷結(jié)合三個(gè)相關(guān)方的需求和約束，歷經(jīng)多次分析、驗(yàn)證和迭代形成最終的系統(tǒng)需求。

機(jī)載綜合處理系統(tǒng)需求，是指主機(jī)用戶解決機(jī)載應(yīng)用的若干問(wèn)題或達(dá)到機(jī)載綜合處理應(yīng)用目標(biāo)所需要的條件或能力，該條件或能力須有由一套滿足相關(guān)約定、標(biāo)準(zhǔn)級(jí)規(guī)范的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

機(jī)載綜合處理系統(tǒng)需求工程需要回答如下問(wèn)題：

（1） 如何定義鑒別某個(gè)機(jī)載綜合處理系統(tǒng)的目的：什么是內(nèi)部系統(tǒng)（機(jī)載綜合處理系統(tǒng)內(nèi)部的架構(gòu)、通信網(wǎng)絡(luò)、組成、性能等），什么是外部系統(tǒng)（機(jī)載綜合處理系統(tǒng)對(duì)外功能、交聯(lián)接口、數(shù)據(jù)通信、環(huán)境適應(yīng)性、成本等）;

（2） 機(jī)載綜合處理系統(tǒng)需求獲取過(guò)程中有哪些錯(cuò)誤：系統(tǒng)不能支持用戶工作（系統(tǒng)功能失效）、功能缺失或錯(cuò)誤（部分功能不能實(shí)現(xiàn)或工作結(jié)果與預(yù)期不一致）、糾錯(cuò)需要付出巨大代價(jià)（糾正出現(xiàn)的錯(cuò)誤，所需要付出的物料、人力、周期等巨大的代價(jià)）。

機(jī)載綜合處理系統(tǒng)需求工程（RE）面向硬件和軟件兩個(gè)方面[1]，目標(biāo)是形成系統(tǒng)需求規(guī)范，包括兩大部分：需求開發(fā)（RD）和需求管理（RM），如圖1所示。其中需求開發(fā)包括獲取、分析、溝通、形成文檔、確認(rèn)生效;需求管理包括：變更控制、版本控制、狀態(tài)追蹤、追溯。

圖1 需求工程的組成

機(jī)載綜合處理系統(tǒng)需求工程的輸入：

（1） 預(yù)期系統(tǒng)的一個(gè)模糊想象，即某系統(tǒng)或子系統(tǒng)產(chǎn)品的研制協(xié)議或成品開發(fā)協(xié)議;

（2） 協(xié)議中的承研單位、主機(jī)單位等各自利益的相關(guān)方規(guī)定;

（3） 完整的問(wèn)題陳述，即對(duì)機(jī)載綜合處理系統(tǒng)要求的完整描述。

機(jī)載綜合處理系統(tǒng)需求工程的輸出：

（1） 一套盡可能完整的規(guī)范，即最終的系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品的系統(tǒng)規(guī)范或研制規(guī)范;

（2） 完全覆蓋所有問(wèn)題，即所有相關(guān)需求均已捕獲，研制規(guī)范或系統(tǒng)規(guī)范完整覆蓋了所有陳述的問(wèn)題;

（3） 完全且精準(zhǔn)的定義每一條需求，無(wú)遺漏，無(wú)歧義。

需求工程的三個(gè)維度目標(biāo)[2]，如圖2所示。

圖2 需求工程的三個(gè)維度目標(biāo)

規(guī)范（Specification）：開發(fā)盡可能完全的需求規(guī)范，包括成本計(jì)劃;

表達(dá)（Representation）：提供綜合完整的所有方面的表現(xiàn)：非正式，半正式，正式的需求;注意這幾種表達(dá)之間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題;

一致（Agreement）：完成與最終規(guī)格公共的一致，期間允許有個(gè)人的意見。

2 ?機(jī)載綜合處理系統(tǒng)需求開發(fā)

機(jī)載綜合處理系統(tǒng)的需求開發(fā)的重點(diǎn)是需求獲取和需求分析。

需求獲取和需求分析的區(qū)別及關(guān)系如圖3所示。

圖3 需求獲取和分析的區(qū)別及關(guān)系

對(duì)于機(jī)載綜合處理系統(tǒng)的需求獲取工作，必然需從問(wèn)題陳述開始，問(wèn)題陳述是由客戶面向系統(tǒng)層面描述問(wèn)題（主機(jī)面向載機(jī)應(yīng)用層面）。

2.1 ?機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品的問(wèn)題陳述

（1） 所處的位置和當(dāng)前的情勢(shì)：機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品所屬載機(jī)分系統(tǒng)位置（航電、機(jī)電、飛控、輔助動(dòng)力控制、或者全機(jī)深度綜合系統(tǒng)等）和當(dāng)前有哪些現(xiàn)有條件;

（2） 新系統(tǒng)所應(yīng)提供的功能：機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品本身應(yīng)該提供的功能，以航電為例，可包括任務(wù)綜合、導(dǎo)航控制、顯示控制、存儲(chǔ)能力、對(duì)外接口等;

（3） 系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境：機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品本身開發(fā)所限定的系統(tǒng)級(jí)、子系統(tǒng)級(jí)、部件級(jí)的硬件及軟件開發(fā)環(huán)境;

（4） 客戶希望的可交付形式：協(xié)議約定的機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品的交付形式，一套系統(tǒng)、或一臺(tái)整機(jī)，隨機(jī)設(shè)備、隨機(jī)資料等;

（5） 交貨日期：約定的交付日期;

（6） 一套接受的標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)定了機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品研制所必須遵循或建議遵循的一套標(biāo)準(zhǔn)，包括質(zhì)量過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)、軟硬件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、過(guò)程及最終驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)等。

2.2 ?影響機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品問(wèn)題陳述優(yōu)劣的因素

（1） 機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品所面臨的情勢(shì)和亟需解決的問(wèn)題;

（2） 若干系統(tǒng)級(jí)的應(yīng)用場(chǎng)景的描述;

（3） 初始需求：功能需求、非功能需求、約束（偽需求）;

（4） 項(xiàng)目計(jì)劃：包括系統(tǒng)最終交付期在內(nèi)的用戶關(guān)注的重要里程碑;

（5） 目標(biāo)環(huán)境：交付系統(tǒng)必須執(zhí)行一套詳盡系統(tǒng)測(cè)試檢驗(yàn)的環(huán)境;

（6） 客戶接受標(biāo)準(zhǔn)：系統(tǒng)測(cè)試檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。

3 ?功能需求和非功能需求

功能需求：描述系統(tǒng)和其環(huán)境交互作用，與具體實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)，機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品的功能需求主要描述該系統(tǒng)承擔(dān)的功能、與載機(jī)其他系統(tǒng)的接口互聯(lián)、數(shù)據(jù)通信及對(duì)外承擔(dān)功能，與產(chǎn)品本身的具體內(nèi)部組成、體系架構(gòu)、實(shí)施方案、組件選型均無(wú)關(guān)[3]。

非功能需求（A類最典型）：

（1） 用戶看見的與功能行為不直接相關(guān)的方面（表象）。

（2） 可靠性，安全性、維修性、測(cè)試性、綜合保障性、性能、有效性、可用性、支持能力、適應(yīng)性。

偽需求（B類非功能需求）：系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)受到客戶或環(huán)境的影響、法律需求、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)約束，如容錯(cuò)能力、高低溫適應(yīng)性、電子兼容性等環(huán)境適應(yīng)性能力;

項(xiàng)目需求（C類非功能需求）：產(chǎn)品研制預(yù)算經(jīng)費(fèi)、合同額、交付日期等。

對(duì)于機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品來(lái)講，系統(tǒng)架構(gòu)、實(shí)現(xiàn)技術(shù)、開發(fā)方法、開發(fā)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言、重用性等通常都不是需求[4]。功能及非功能需求的樹狀圖如圖4所示。

圖4 功能需求及非功能需求的樹狀圖

4 ?機(jī)載綜合處理系統(tǒng)需求管理

需求管理包括：變更控制、版本控制、狀態(tài)追蹤、追溯。

需求管理，實(shí)際是管理需求變更的若干過(guò)程，開發(fā)過(guò)程中的連續(xù)的變更帶來(lái)的諸多困難問(wèn)題。其主要關(guān)注點(diǎn)包括：管理需求間關(guān)系，管理需求優(yōu)先級(jí)，管理不同文檔間的從屬性（需求文檔，需求規(guī)格，研制系統(tǒng)過(guò)程中其他文檔），管理需求一致性變更[5]。

需求管理涉及的過(guò)程包括：變更和追溯，沒(méi)有追蹤性則無(wú)法有效管理需求。追溯性含義：誰(shuí)提出的需求，為什么存在需求，需求與什么相關(guān)，如何將需求與其他信息關(guān)聯(lián)（系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、用戶文檔）。

（1） 威者工具支撐

需求管理工具包括：采集、存儲(chǔ)、大數(shù)據(jù)量信息的維護(hù);

為支撐需求管理而定制設(shè)計(jì)的不同的可用工具;

適用與需求工程的其他工具：配置管理系統(tǒng)、郵件系統(tǒng)、共享工作區(qū)。

（2） 需求管理工具支持功能

用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng);

用于文檔分析和生成的工具：構(gòu)建需求數(shù)據(jù)庫(kù)，生成需求文檔;

幫助確保變更完全落實(shí)的變更管理工具;

幫助需求工程師找到系統(tǒng)需求間依賴關(guān)系的追蹤工具。需求管理各環(huán)節(jié)關(guān)系如圖5所示。

圖5 需求管理各環(huán)節(jié)關(guān)系

5 ?研究方向

根據(jù)需求工程的理論，針對(duì)機(jī)載綜合處理系統(tǒng)需要建立需求開發(fā)和需求管理兩部分集成定制工具，必將極大的提高此類復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)的研制水平。

（1） 集成定制需求開發(fā)工具。需要建設(shè)定制的基于模型的需求建模分析仿真的相關(guān)的需求開發(fā)工具，整合多個(gè)需求建模分析工具，建成適應(yīng)機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品特點(diǎn)的需求建模仿真分析專用的集成工具，解決工具分散孤立的問(wèn)題，使之能對(duì)系統(tǒng)的各種特性進(jìn)行需求分析[6]，最終形成完整的需求建模、分析、仿真的規(guī)范流程和完整工具鏈。

（2） 集成定制需求管理工具。需要建設(shè)定制面向全生命周期的需求管理相關(guān)工具，整合多個(gè)需求相關(guān)環(huán)節(jié)的工具，建成適應(yīng)機(jī)載綜合處理統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品特點(diǎn)的需求采集管理工具，能形成完整的需求采集管理模板和管理流程以及完成的工具鏈，形成貫穿全生命周期的基于需求的信息化管理能力。

6 ?結(jié) ?語(yǔ)

本文結(jié)合機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品的應(yīng)用特點(diǎn)，系統(tǒng)地介紹了需求工程所涉及的需求開發(fā)和需求管理兩部分內(nèi)容的理論和特點(diǎn)，分別介紹兩部分工作中各自的重點(diǎn)難點(diǎn)以及指導(dǎo)依據(jù)，并且提出了針對(duì)機(jī)載綜合處理系統(tǒng)這類復(fù)雜系統(tǒng)產(chǎn)品在需求開發(fā)和需求管理兩個(gè)方面所需集成定制的工具鏈。

參考文獻(xiàn)

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需求工程的三個(gè)維度目標(biāo)[2]，如圖2所示。

圖2 需求工程的三個(gè)維度目標(biāo)

規(guī)范（Specification）：開發(fā)盡可能完全的需求規(guī)范，包括成本計(jì)劃;

表達(dá)（Representation）：提供綜合完整的所有方面的表現(xiàn)：非正式，半正式，正式的需求;注意這幾種表達(dá)之間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題;

一致（Agreement）：完成與最終規(guī)格公共的一致，期間允許有個(gè)人的意見。

2 ?機(jī)載綜合處理系統(tǒng)需求開發(fā)

機(jī)載綜合處理系統(tǒng)的需求開發(fā)的重點(diǎn)是需求獲取和需求分析。

需求獲取和需求分析的區(qū)別及關(guān)系如圖3所示。

圖3 需求獲取和分析的區(qū)別及關(guān)系

對(duì)于機(jī)載綜合處理系統(tǒng)的需求獲取工作，必然需從問(wèn)題陳述開始，問(wèn)題陳述是由客戶面向系統(tǒng)層面描述問(wèn)題（主機(jī)面向載機(jī)應(yīng)用層面）。

2.1 ?機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品的問(wèn)題陳述

（1） 所處的位置和當(dāng)前的情勢(shì)：機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品所屬載機(jī)分系統(tǒng)位置（航電、機(jī)電、飛控、輔助動(dòng)力控制、或者全機(jī)深度綜合系統(tǒng)等）和當(dāng)前有哪些現(xiàn)有條件;

（2） 新系統(tǒng)所應(yīng)提供的功能：機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品本身應(yīng)該提供的功能，以航電為例，可包括任務(wù)綜合、導(dǎo)航控制、顯示控制、存儲(chǔ)能力、對(duì)外接口等;

（3） 系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境：機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品本身開發(fā)所限定的系統(tǒng)級(jí)、子系統(tǒng)級(jí)、部件級(jí)的硬件及軟件開發(fā)環(huán)境;

（4） 客戶希望的可交付形式：協(xié)議約定的機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品的交付形式，一套系統(tǒng)、或一臺(tái)整機(jī)，隨機(jī)設(shè)備、隨機(jī)資料等;

（5） 交貨日期：約定的交付日期;

（6） 一套接受的標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)定了機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品研制所必須遵循或建議遵循的一套標(biāo)準(zhǔn)，包括質(zhì)量過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)、軟硬件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、過(guò)程及最終驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)等。

2.2 ?影響機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品問(wèn)題陳述優(yōu)劣的因素

（1） 機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品所面臨的情勢(shì)和亟需解決的問(wèn)題;

（2） 若干系統(tǒng)級(jí)的應(yīng)用場(chǎng)景的描述;

（3） 初始需求：功能需求、非功能需求、約束（偽需求）;

（4） 項(xiàng)目計(jì)劃：包括系統(tǒng)最終交付期在內(nèi)的用戶關(guān)注的重要里程碑;

（5） 目標(biāo)環(huán)境：交付系統(tǒng)必須執(zhí)行一套詳盡系統(tǒng)測(cè)試檢驗(yàn)的環(huán)境;

（6） 客戶接受標(biāo)準(zhǔn)：系統(tǒng)測(cè)試檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。

3 ?功能需求和非功能需求

功能需求：描述系統(tǒng)和其環(huán)境交互作用，與具體實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)，機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品的功能需求主要描述該系統(tǒng)承擔(dān)的功能、與載機(jī)其他系統(tǒng)的接口互聯(lián)、數(shù)據(jù)通信及對(duì)外承擔(dān)功能，與產(chǎn)品本身的具體內(nèi)部組成、體系架構(gòu)、實(shí)施方案、組件選型均無(wú)關(guān)[3]。

非功能需求（A類最典型）：

（1） 用戶看見的與功能行為不直接相關(guān)的方面（表象）。

（2） 可靠性，安全性、維修性、測(cè)試性、綜合保障性、性能、有效性、可用性、支持能力、適應(yīng)性。

偽需求（B類非功能需求）：系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)受到客戶或環(huán)境的影響、法律需求、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)約束，如容錯(cuò)能力、高低溫適應(yīng)性、電子兼容性等環(huán)境適應(yīng)性能力;

項(xiàng)目需求（C類非功能需求）：產(chǎn)品研制預(yù)算經(jīng)費(fèi)、合同額、交付日期等。

對(duì)于機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品來(lái)講，系統(tǒng)架構(gòu)、實(shí)現(xiàn)技術(shù)、開發(fā)方法、開發(fā)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言、重用性等通常都不是需求[4]。功能及非功能需求的樹狀圖如圖4所示。

圖4 功能需求及非功能需求的樹狀圖

4 ?機(jī)載綜合處理系統(tǒng)需求管理

需求管理包括：變更控制、版本控制、狀態(tài)追蹤、追溯。

需求管理，實(shí)際是管理需求變更的若干過(guò)程，開發(fā)過(guò)程中的連續(xù)的變更帶來(lái)的諸多困難問(wèn)題。其主要關(guān)注點(diǎn)包括：管理需求間關(guān)系，管理需求優(yōu)先級(jí)，管理不同文檔間的從屬性（需求文檔，需求規(guī)格，研制系統(tǒng)過(guò)程中其他文檔），管理需求一致性變更[5]。

需求管理涉及的過(guò)程包括：變更和追溯，沒(méi)有追蹤性則無(wú)法有效管理需求。追溯性含義：誰(shuí)提出的需求，為什么存在需求，需求與什么相關(guān)，如何將需求與其他信息關(guān)聯(lián)（系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、用戶文檔）。

（1） 威者工具支撐

需求管理工具包括：采集、存儲(chǔ)、大數(shù)據(jù)量信息的維護(hù);

為支撐需求管理而定制設(shè)計(jì)的不同的可用工具;

適用與需求工程的其他工具：配置管理系統(tǒng)、郵件系統(tǒng)、共享工作區(qū)。

（2） 需求管理工具支持功能

用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng);

用于文檔分析和生成的工具：構(gòu)建需求數(shù)據(jù)庫(kù)，生成需求文檔;

幫助確保變更完全落實(shí)的變更管理工具;

幫助需求工程師找到系統(tǒng)需求間依賴關(guān)系的追蹤工具。需求管理各環(huán)節(jié)關(guān)系如圖5所示。

圖5 需求管理各環(huán)節(jié)關(guān)系

5 ?研究方向

根據(jù)需求工程的理論，針對(duì)機(jī)載綜合處理系統(tǒng)需要建立需求開發(fā)和需求管理兩部分集成定制工具，必將極大的提高此類復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)的研制水平。

（1） 集成定制需求開發(fā)工具。需要建設(shè)定制的基于模型的需求建模分析仿真的相關(guān)的需求開發(fā)工具，整合多個(gè)需求建模分析工具，建成適應(yīng)機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品特點(diǎn)的需求建模仿真分析專用的集成工具，解決工具分散孤立的問(wèn)題，使之能對(duì)系統(tǒng)的各種特性進(jìn)行需求分析[6]，最終形成完整的需求建模、分析、仿真的規(guī)范流程和完整工具鏈。

（2） 集成定制需求管理工具。需要建設(shè)定制面向全生命周期的需求管理相關(guān)工具，整合多個(gè)需求相關(guān)環(huán)節(jié)的工具，建成適應(yīng)機(jī)載綜合處理統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品特點(diǎn)的需求采集管理工具，能形成完整的需求采集管理模板和管理流程以及完成的工具鏈，形成貫穿全生命周期的基于需求的信息化管理能力。

6 ?結(jié) ?語(yǔ)

本文結(jié)合機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品的應(yīng)用特點(diǎn)，系統(tǒng)地介紹了需求工程所涉及的需求開發(fā)和需求管理兩部分內(nèi)容的理論和特點(diǎn)，分別介紹兩部分工作中各自的重點(diǎn)難點(diǎn)以及指導(dǎo)依據(jù)，并且提出了針對(duì)機(jī)載綜合處理系統(tǒng)這類復(fù)雜系統(tǒng)產(chǎn)品在需求開發(fā)和需求管理兩個(gè)方面所需集成定制的工具鏈。

參考文獻(xiàn)

[1] GONG Yi?fan， PU Xiao?bo， LIU Jun， et al. Rapid prototype design method in avionics system based on UML [J]. Journal of System Simulation， 2007， （4）： 749?753.

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[5] 王莉，吳潔明.軟件項(xiàng)目中的需求變更管理的研究[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2007，17（1）：119?122.

[6] 金芝，陸汝鈐，BELL D A.多范例自動(dòng)需求建模和分析：一種基于本體的方法[J].中國(guó)科學(xué)，2003，33（4）：297?312.

需求工程的三個(gè)維度目標(biāo)[2]，如圖2所示。

圖2 需求工程的三個(gè)維度目標(biāo)

規(guī)范（Specification）：開發(fā)盡可能完全的需求規(guī)范，包括成本計(jì)劃;

表達(dá)（Representation）：提供綜合完整的所有方面的表現(xiàn)：非正式，半正式，正式的需求;注意這幾種表達(dá)之間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題;

一致（Agreement）：完成與最終規(guī)格公共的一致，期間允許有個(gè)人的意見。

2 ?機(jī)載綜合處理系統(tǒng)需求開發(fā)

機(jī)載綜合處理系統(tǒng)的需求開發(fā)的重點(diǎn)是需求獲取和需求分析。

需求獲取和需求分析的區(qū)別及關(guān)系如圖3所示。

圖3 需求獲取和分析的區(qū)別及關(guān)系

對(duì)于機(jī)載綜合處理系統(tǒng)的需求獲取工作，必然需從問(wèn)題陳述開始，問(wèn)題陳述是由客戶面向系統(tǒng)層面描述問(wèn)題（主機(jī)面向載機(jī)應(yīng)用層面）。

2.1 ?機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品的問(wèn)題陳述

（1） 所處的位置和當(dāng)前的情勢(shì)：機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品所屬載機(jī)分系統(tǒng)位置（航電、機(jī)電、飛控、輔助動(dòng)力控制、或者全機(jī)深度綜合系統(tǒng)等）和當(dāng)前有哪些現(xiàn)有條件;

（2） 新系統(tǒng)所應(yīng)提供的功能：機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品本身應(yīng)該提供的功能，以航電為例，可包括任務(wù)綜合、導(dǎo)航控制、顯示控制、存儲(chǔ)能力、對(duì)外接口等;

（3） 系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境：機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品本身開發(fā)所限定的系統(tǒng)級(jí)、子系統(tǒng)級(jí)、部件級(jí)的硬件及軟件開發(fā)環(huán)境;

（4） 客戶希望的可交付形式：協(xié)議約定的機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品的交付形式，一套系統(tǒng)、或一臺(tái)整機(jī)，隨機(jī)設(shè)備、隨機(jī)資料等;

（5） 交貨日期：約定的交付日期;

（6） 一套接受的標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)定了機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品研制所必須遵循或建議遵循的一套標(biāo)準(zhǔn)，包括質(zhì)量過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)、軟硬件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、過(guò)程及最終驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)等。

2.2 ?影響機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品問(wèn)題陳述優(yōu)劣的因素

（1） 機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品所面臨的情勢(shì)和亟需解決的問(wèn)題;

（2） 若干系統(tǒng)級(jí)的應(yīng)用場(chǎng)景的描述;

（3） 初始需求：功能需求、非功能需求、約束（偽需求）;

（4） 項(xiàng)目計(jì)劃：包括系統(tǒng)最終交付期在內(nèi)的用戶關(guān)注的重要里程碑;

（5） 目標(biāo)環(huán)境：交付系統(tǒng)必須執(zhí)行一套詳盡系統(tǒng)測(cè)試檢驗(yàn)的環(huán)境;

（6） 客戶接受標(biāo)準(zhǔn)：系統(tǒng)測(cè)試檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。

3 ?功能需求和非功能需求

功能需求：描述系統(tǒng)和其環(huán)境交互作用，與具體實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)，機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品的功能需求主要描述該系統(tǒng)承擔(dān)的功能、與載機(jī)其他系統(tǒng)的接口互聯(lián)、數(shù)據(jù)通信及對(duì)外承擔(dān)功能，與產(chǎn)品本身的具體內(nèi)部組成、體系架構(gòu)、實(shí)施方案、組件選型均無(wú)關(guān)[3]。

非功能需求（A類最典型）：

（1） 用戶看見的與功能行為不直接相關(guān)的方面（表象）。

（2） 可靠性，安全性、維修性、測(cè)試性、綜合保障性、性能、有效性、可用性、支持能力、適應(yīng)性。

偽需求（B類非功能需求）：系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)受到客戶或環(huán)境的影響、法律需求、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)約束，如容錯(cuò)能力、高低溫適應(yīng)性、電子兼容性等環(huán)境適應(yīng)性能力;

項(xiàng)目需求（C類非功能需求）：產(chǎn)品研制預(yù)算經(jīng)費(fèi)、合同額、交付日期等。

對(duì)于機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品來(lái)講，系統(tǒng)架構(gòu)、實(shí)現(xiàn)技術(shù)、開發(fā)方法、開發(fā)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言、重用性等通常都不是需求[4]。功能及非功能需求的樹狀圖如圖4所示。

圖4 功能需求及非功能需求的樹狀圖

4 ?機(jī)載綜合處理系統(tǒng)需求管理

需求管理包括：變更控制、版本控制、狀態(tài)追蹤、追溯。

需求管理，實(shí)際是管理需求變更的若干過(guò)程，開發(fā)過(guò)程中的連續(xù)的變更帶來(lái)的諸多困難問(wèn)題。其主要關(guān)注點(diǎn)包括：管理需求間關(guān)系，管理需求優(yōu)先級(jí)，管理不同文檔間的從屬性（需求文檔，需求規(guī)格，研制系統(tǒng)過(guò)程中其他文檔），管理需求一致性變更[5]。

需求管理涉及的過(guò)程包括：變更和追溯，沒(méi)有追蹤性則無(wú)法有效管理需求。追溯性含義：誰(shuí)提出的需求，為什么存在需求，需求與什么相關(guān)，如何將需求與其他信息關(guān)聯(lián)（系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、用戶文檔）。

（1） 威者工具支撐

需求管理工具包括：采集、存儲(chǔ)、大數(shù)據(jù)量信息的維護(hù);

為支撐需求管理而定制設(shè)計(jì)的不同的可用工具;

適用與需求工程的其他工具：配置管理系統(tǒng)、郵件系統(tǒng)、共享工作區(qū)。

（2） 需求管理工具支持功能

用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng);

用于文檔分析和生成的工具：構(gòu)建需求數(shù)據(jù)庫(kù)，生成需求文檔;

幫助確保變更完全落實(shí)的變更管理工具;

幫助需求工程師找到系統(tǒng)需求間依賴關(guān)系的追蹤工具。需求管理各環(huán)節(jié)關(guān)系如圖5所示。

圖5 需求管理各環(huán)節(jié)關(guān)系

5 ?研究方向

根據(jù)需求工程的理論，針對(duì)機(jī)載綜合處理系統(tǒng)需要建立需求開發(fā)和需求管理兩部分集成定制工具，必將極大的提高此類復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)的研制水平。

（1） 集成定制需求開發(fā)工具。需要建設(shè)定制的基于模型的需求建模分析仿真的相關(guān)的需求開發(fā)工具，整合多個(gè)需求建模分析工具，建成適應(yīng)機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品特點(diǎn)的需求建模仿真分析專用的集成工具，解決工具分散孤立的問(wèn)題，使之能對(duì)系統(tǒng)的各種特性進(jìn)行需求分析[6]，最終形成完整的需求建模、分析、仿真的規(guī)范流程和完整工具鏈。

（2） 集成定制需求管理工具。需要建設(shè)定制面向全生命周期的需求管理相關(guān)工具，整合多個(gè)需求相關(guān)環(huán)節(jié)的工具，建成適應(yīng)機(jī)載綜合處理統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品特點(diǎn)的需求采集管理工具，能形成完整的需求采集管理模板和管理流程以及完成的工具鏈，形成貫穿全生命周期的基于需求的信息化管理能力。

6 ?結(jié) ?語(yǔ)

本文結(jié)合機(jī)載綜合處理系統(tǒng)產(chǎn)品的應(yīng)用特點(diǎn)，系統(tǒng)地介紹了需求工程所涉及的需求開發(fā)和需求管理兩部分內(nèi)容的理論和特點(diǎn)，分別介紹兩部分工作中各自的重點(diǎn)難點(diǎn)以及指導(dǎo)依據(jù)，并且提出了針對(duì)機(jī)載綜合處理系統(tǒng)這類復(fù)雜系統(tǒng)產(chǎn)品在需求開發(fā)和需求管理兩個(gè)方面所需集成定制的工具鏈。

參考文獻(xiàn)

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